礦用梭車轉(zhuǎn)向塊加工工藝研究論文
摘要：轉(zhuǎn)向塊是礦用梭車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的核心零件，要求其傳力平穩(wěn)，精度保持性好，故加工精度高。對轉(zhuǎn)向塊的2種加工工藝的優(yōu)劣進(jìn)行了分析和比較；并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，證明了改進(jìn)后的加工工藝的優(yōu)越性，為同類零件的設(shè)計(jì)和加工提供了一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：梭車；轉(zhuǎn)向塊；加工工藝；改進(jìn)設(shè)計(jì)
梭車是煤礦井下實(shí)現(xiàn)短距快速運(yùn)輸?shù)囊环N無軌膠輪車輛，作為短壁機(jī)械化開采的重要設(shè)備之一，其主要功能是將連續(xù)采煤機(jī)的煤轉(zhuǎn)運(yùn)到給料破碎機(jī)上。梭車采用空間連桿全輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，由轉(zhuǎn)向油缸推動(dòng)轉(zhuǎn)向塊回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向塊回轉(zhuǎn)的同時(shí)驅(qū)動(dòng)拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向臂連同輪邊減速器、輪胎一起回轉(zhuǎn)。兩側(cè)轉(zhuǎn)向塊之間通過同步軸進(jìn)行連接，保證了兩側(cè)輪胎轉(zhuǎn)向的同步性。轉(zhuǎn)向塊是梭車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵零件，它擔(dān)負(fù)著運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換、傳遞動(dòng)力的功能，因而要求其加工精度高，傳力平穩(wěn)，精度保持性好。本文對礦用梭車轉(zhuǎn)向塊的2種加工工藝進(jìn)行了分析和比較。礦用梭車轉(zhuǎn)向塊的零件如圖1所示。
1工況特點(diǎn)分析
（1）抗腐蝕性煤礦機(jī)械由于受煤礦所在地質(zhì)和環(huán)境的影響，在井下作業(yè)，腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重，不僅有大氣污染腐蝕（采煤廢氣、燃煤廢氣），還有大量的煤礦污水和各種酸、堿性腐蝕及化學(xué)腐蝕，所以，轉(zhuǎn)向塊應(yīng)具有一定的抗腐蝕性，能夠適應(yīng)惡劣、復(fù)雜的工作環(huán)境；（2）強(qiáng)度高轉(zhuǎn)向塊為梭車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要傳力零件，其在高低速行駛、復(fù)雜工況條件下的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)，均需要零件材質(zhì)具有強(qiáng)度高的性能；（3）抗沖擊性巷道底板不平整，甚至存在大范圍的溝坑；梭車在高速行駛工況下轉(zhuǎn)彎、停啟均會(huì)造成煤與輪胎間劇烈撞擊，這種碰撞力會(huì)通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)向塊，這些工況要求轉(zhuǎn)向塊不但具有高強(qiáng)度，而且應(yīng)具有抗沖擊性和過載能力；（4）工藝性轉(zhuǎn)向油缸推動(dòng)轉(zhuǎn)向塊回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向塊驅(qū)動(dòng)拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向臂、輪邊減速器、輪胎一起回轉(zhuǎn)，兩轉(zhuǎn)向塊與同步軸通過花鍵聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)向塊的機(jī)加工藝復(fù)雜，要嚴(yán)格控制加工流程；（5）可靠性由于井下條件的特殊性，檢修作業(yè)比較困難，若轉(zhuǎn)向塊在使用中失效，將影響作業(yè)效率，降低了整機(jī)的可靠性。所以，要求該零件具有較高的可靠性。根據(jù)零件的使用性能、工藝性能，確定轉(zhuǎn)向塊的材質(zhì)為Q550。
2原加工工藝分析
2.1原工藝路線
原材料→備料→劃線→粗加工→探傷→精加工*中國煤炭科工集團(tuán)有限公司青年基金項(xiàng)目（2016QN013）（dH7、準(zhǔn)40H8、準(zhǔn)52H7、…）→兩件配作，裝入工藝銷dh6→調(diào)整轉(zhuǎn)向塊，使兩孔準(zhǔn)40H8間距L=L1±0.15→固定轉(zhuǎn)向塊→配作銷孔2×準(zhǔn)10H7→裝入圓柱銷10m6×90→取下工藝銷dh6→加工內(nèi)花鍵→打標(biāo)記→檢驗(yàn)→入庫。轉(zhuǎn)向塊配作加工圖如圖2所示。
2.2主要問題
（1）工藝銷孔2×準(zhǔn)10H7取值的合理性分析轉(zhuǎn)向塊背靠背合套加工，單件零件（工藝孔區(qū)域）的厚度為35mm，2個(gè)零件累加厚度為70mm，且由于自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，兩零件間打銷孔區(qū)域存在間隙，間隙為4mm，如圖2（b）所示。這個(gè)間隙使得零件配作是二次裝夾。根據(jù)加工實(shí)踐，將準(zhǔn)10H7孔深度加工至74mm，鉆孔垂直度偏差過大，無法保證公差要求。（2）工藝銷孔2×準(zhǔn)10H7加工前需固定2個(gè)轉(zhuǎn)向塊，固定方式的選擇問題根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，兩轉(zhuǎn)向塊需采用一定方式固定后，才能進(jìn)行下一鉆孔加工工序。而零件的固定方式存在困難。若采用虛焊固定，可選擇4點(diǎn)：A點(diǎn)；B點(diǎn)；C點(diǎn)；D點(diǎn)（見圖2（a））。而實(shí)際上，A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)并無直接接觸、間隙為4mm，虛焊固定實(shí)際操作存在困難，且焊接工藝本身可導(dǎo)致兩零件存在一定位移量，使得L=L1±0.15無法保證，故焊接固定方法無法采用。在實(shí)際操作上，裝夾固定方法也同樣存在困難，精度要求難以保證，加工成本高。（3）配件更換問題圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)向塊打標(biāo)記配對使用，在實(shí)際使用一定時(shí)間后，轉(zhuǎn)向塊精度降低，無法滿足使用要求時(shí)，需要更換。因轉(zhuǎn)向塊配作加工，必須更換2個(gè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向塊的互換性差，設(shè)備后期維護(hù)成本高。這種加工方法主要優(yōu)點(diǎn)是，由于配作加工，配對使用，故對內(nèi)花鍵相位偏差加工精度要求低。
3改進(jìn)后的加工工藝分析
在對轉(zhuǎn)向塊第1種加工工藝路線的`優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件的第2種加工工藝路線：原材料→備料→劃線→編程→機(jī)加各面、孔（準(zhǔn)dH7加工至位；粗車孔準(zhǔn)40H8、準(zhǔn)52H7，留余量；精加工各面）→機(jī)床劃線（2×準(zhǔn)10H7）→線切割內(nèi)花鍵→精加工孔準(zhǔn)40H8→精加工錐孔準(zhǔn)40H8→檢驗(yàn)→入庫。這種加工工藝路線避免了第1種工藝路線存在的缺陷，解決了因合套加工存在的問題，主要優(yōu)點(diǎn)：①由于單件加工，每個(gè)零件相互均可互換，提高了互換性；②在對失效零件進(jìn)行更換時(shí)，降低了維護(hù)成本；③加工工藝性好，便于批量生產(chǎn)；④降低了廢品率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。但第2種加工工藝對機(jī)床加工精度要求高，一般需要加工中心完成整個(gè)加工工序。
4結(jié)語
轉(zhuǎn)向塊是梭車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零件，在進(jìn)行轉(zhuǎn)向塊工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合零件的工況特點(diǎn)、配件更換、加工成本等，制定較合理的加工工藝流程，并選擇最優(yōu)方案。采用第2種加工工藝加工的轉(zhuǎn)向塊，在整機(jī)安裝調(diào)試時(shí)順利通過，在煤礦井下服役1a，沒有發(fā)生因加工問題所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障問題，從而驗(yàn)證了改進(jìn)后工藝路線的可靠性。
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